《化工反應(yīng)原理與設(shè)備》課后習(xí)題楊西萍

1、化工反應(yīng)原理與設(shè)備課后習(xí)題答案模塊一 基礎(chǔ)知識硬度就是單位面積上所受的力。就維氏硬度來說，“單位面積”就是指的壓痕大小，“力”就是載荷也就是砝碼的重量，HV1、HV10、HV30分別是1KG、10KG和30KG。載荷的選擇跟工件的材料、大小、厚薄、硬化層深度有關(guān)。 同時，硬度的實質(zhì)是材料抵抗塑性變形的能力。材料的這種性能是跟顯微組織有關(guān)的，是材料各組成相機(jī)械性能的綜合體現(xiàn)。如果單位面積壓痕內(nèi)材料的組織愈均勻，則打出來的硬度愈能體現(xiàn)材料本身的真實性能。所以，一般來說，硬度測試都盡可能選擇大的載荷，以期能獲得最大的壓痕，以代表最多的組織的綜合性能。 HV1的壓痕較小，硬度測試時對組織的敏感性較強(qiáng)。

2、打表面硬度時壓痕內(nèi)殘奧占多數(shù)與馬氏體占多數(shù)得到的硬度差別會很大，同樣道理打心部硬度時，也要考慮到鐵素體及貝氏體的影響。我的經(jīng)驗，用HV1測試齒輪的表面硬度及心部硬度時，能否跟HV30或HRC、HRA直接換算，一般來說，如果表面殘奧一級，心部100%板條馬氏體的話，則表面硬度和心部硬度用HV1、HV10、HV30以及HRC、HRA測試結(jié)果一致。 回到樓主的問題，齒輪的表面硬度以及心部硬度測試，如果表面有效硬化層深度在0.4mm以上，可以用洛氏硬度測試，HRC或HRA均可，然后依據(jù)GB/T 1172-1999 黑色金屬硬度和強(qiáng)度換算值換算為HV30；心部硬度可以直接測試HRC，換算為心部強(qiáng)度（測試

3、心部硬度的最終目的也就是為了獲得心部強(qiáng)度）再換算為HV10（如果有必要的話）。1 維氏硬度試驗從理論上如果材料均勻的話與載荷無關(guān)，也就是說測出的硬度是一樣的。2 但實際生產(chǎn)中不是這樣，偏差很大，可以理解為：材料不均勻造成硬度不均勻；載荷越小，壓痕越小，測量人為誤差越大。因此，盡可能采用大載荷減小測量誤差。3 注意載荷的選擇要考慮硬度值范圍，如果材料本身硬度低載荷選擇過大，會造成壓痕過大反而不好測量填空題241. 連續(xù)、半連續(xù)、間歇；2. 微元時間，微元體積，濃度，溫度；3. 0，0.15mol/(m3s)；4. -1，-2/3，0.4NA05. CAGCASCACCAe，CAGCAS CACC

4、Ae，CAG CASCACCAe；6. 無窮大，0；7. 越大，相等；8. 表面反應(yīng)速率，內(nèi)擴(kuò)散速率；9. 均相，非均相，動力學(xué)特性；10. 極慢速反應(yīng)；判斷題12345678910思考題1. 三種操作方式： 間歇操作、連續(xù)操作、半連續(xù)操作。間歇操作間歇反應(yīng)過程是一個非定態(tài)過程，反應(yīng)器內(nèi)物系的組成隨時間而變，這是間歇過程的基本特征。間歇反應(yīng)器在反應(yīng)過程中既沒有物料的輸入，也沒有物料的輸出，即不存在物料的流動，整個反應(yīng)過程都是在恒容下進(jìn)行的。反應(yīng)物系若為氣體，則必充滿整個反應(yīng)器空間;若為液體，雖不充滿整個反應(yīng)器空間，但由于壓力的變化而引起液體體積的改變通常可以忽略，因此按恒容處理也足夠準(zhǔn)確。 連

5、續(xù)操作 連續(xù)操作的反應(yīng)器多屬于定常態(tài)操作過程，即反應(yīng)器內(nèi)任何部位的物系參數(shù)，如濃度及反應(yīng)溫度等均不隨時間而改變，只隨位置而變。大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的反應(yīng)器絕大部分都是采用連續(xù)操作，因為它具有產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動生產(chǎn)率高，便于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化等優(yōu)點。這些都是間歇操作無法與之相比的。然而連續(xù)操作系統(tǒng)一旦建立，想要改變產(chǎn)品品種是十分困難的，有時甚至要較大幅度地改變產(chǎn)品產(chǎn)量也不易辦到，但間歇操作系統(tǒng)則較為靈活。 半連續(xù) (半間歇)式操作半連續(xù)反應(yīng)器的反應(yīng)物系組成必然既隨時間而改變，也隨反應(yīng)器內(nèi)的位置而改變。2. 反應(yīng)器內(nèi)存在不同停留時間的流體粒子以及不同停留時間流體粒子之間的混合即返混。原因：滯留區(qū)的存在

6、溝流和短路 循環(huán)流 流體流速分布不均勻 擴(kuò)散。3. 沉淀法 浸漬法 混合法 熔融法 離子交換法。4. 理想置換流動模型：方差，；平均停留時間：，。理想混合流動模型：平均停留時間，方差，。5. 根據(jù)雙膜理論反應(yīng)過程可描述如下： 氣相中的反應(yīng)組分A從氣相主體通過氣膜向氣液相界面擴(kuò)散，其分壓從氣相主體處PAG的降至界面處PAi。 在相界面處組分A溶解并達(dá)到相平衡。服從亨利定律。此時，其中HA是亨利系數(shù)，PAi是相界面出組分A的濃度。 溶解的組分A從相界面通過液膜向液相主體擴(kuò)散。在擴(kuò)散的同時，與液相中的反應(yīng)組分B發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成產(chǎn)物。此過程是反應(yīng)與擴(kuò)散同時進(jìn)行。 反應(yīng)生成的產(chǎn)物向其濃度下降的方向擴(kuò)散

7、。產(chǎn)物若為液相，則向液體內(nèi)部擴(kuò)散；產(chǎn)物若為氣相，則擴(kuò)散方向為：液相主體液膜相界面氣膜氣相主體。6. 七步：反應(yīng)物外擴(kuò)散，內(nèi)擴(kuò)散，吸附，表面反應(yīng)，脫附，產(chǎn)物內(nèi)擴(kuò)散，外擴(kuò)散。7. 理想吸附認(rèn)為吸附活化能不隨覆蓋率的變化而變化，而真實吸附認(rèn)為吸附活化能隨覆蓋率的變化而變化。8. 定量描述反應(yīng)速率與影響反應(yīng)速率因素之間的關(guān)系式稱為化學(xué)動力學(xué)方程。宏觀動力學(xué)與本征動力學(xué)的區(qū)別是，宏觀考慮了傳質(zhì)過程。9. 外擴(kuò)散做控制步驟 即內(nèi)擴(kuò)散過程的阻力很小，表面反應(yīng)過程的速率很快。反應(yīng)過程的速率取決于外擴(kuò)散的速率。濃度變化為：CAGCASCACCAe內(nèi)擴(kuò)散做控制步驟 即反應(yīng)過程的傳質(zhì)阻力主要存在于催化劑的內(nèi)部孔道，

8、表面反應(yīng)過程的速率和外擴(kuò)散的速率很快。濃度變化為：CAGCASCACCAe表面反應(yīng)做控制步驟 即傳質(zhì)過程的阻力可以忽略，反應(yīng)速率主要取決于表面反應(yīng)過程。通常稱為動力學(xué)控制。濃度變化為：CAGCASCACCAe10. 轉(zhuǎn)化率 收 率 產(chǎn) 率 三率的關(guān)系為： 計算題1. kP=kC=2.654104=1.6610-15molL-1S-1Pa-32. 因為CA0=CB0，所以CA=CB ，即,則，xA=0.93. 反應(yīng)機(jī)理：4.5. 孔容 ，孔隙率6. ，4mm球形催化劑： ，圓柱形催化劑：，7. 參考例題1-8，0.3236.99 ； 3. 7.8s，623.8s；4. 操作線，動力學(xué)線；5. ，

9、物料的性質(zhì)，攪拌器類型； 6. ，KA（T-TW）；7. 小于，各釜體積相等；8. 裝料，卸料，清洗；9. 攪拌釜封頭，攪拌軸，填料密封，機(jī)械密封；10. 反應(yīng)器本身對熱的擾動有無自行恢復(fù)平衡的能力，反應(yīng)過程中各有關(guān)參數(shù)（流量、進(jìn)口溫度、冷卻溫度等）發(fā)生微小變化時，反應(yīng)器內(nèi)的溫度將會有多大的變化；判斷題12345678910思考題1. 因為多釜串聯(lián)完成生產(chǎn)任務(wù)所需的反應(yīng)器體積小于單釜情況，所以多釜串聯(lián)釜式反應(yīng)器的生產(chǎn)能力大于單釜釜式反應(yīng)器。2. 作用：反應(yīng)器內(nèi)的物料借助攪拌器的攪拌，達(dá)到物料的充分混合，增強(qiáng)物料分子碰撞，強(qiáng)化反應(yīng)器內(nèi)物料的傳質(zhì)傳熱。選擇：工業(yè)上攪拌器的選型主要根據(jù)流體的流動狀態(tài)

10、、流體性質(zhì)、攪拌目的、攪拌容量及各種攪拌器的性能特征來進(jìn)行。一般情況下，流體的粘度對攪拌的影響較大，所以，可根據(jù)液體粘度來選型。對于低粘度液體，應(yīng)選用小直徑、高轉(zhuǎn)速攪拌器，如旋漿式、渦輪式；對于高粘度液體，應(yīng)選用大直徑、低轉(zhuǎn)速攪拌器，如錨式、框式和槳式。另外，攪拌目的和工藝過程對攪拌的要求也是選型的關(guān)鍵。 對于低粘度均相液體混合，要求大的循環(huán)流量，因此主要選擇各旋漿式攪拌器。對于非均相液液分散過程，要求液體渦流湍動劇烈和較大的循環(huán)流量，應(yīng)優(yōu)先選擇渦輪式攪拌器。對于固體懸浮操作，必須讓固體顆粒均勻懸浮于液體之中，當(dāng)固液密度差小，固體顆粒不易沉降的固體懸浮，應(yīng)優(yōu)先選擇旋漿式攪拌器。當(dāng)固液密度差大，

11、固體顆粒沉降速度大時，應(yīng)選用開啟式渦輪攪拌器。對于結(jié)晶過程，往往需要控制晶體的形狀和大小，需要有較大的循環(huán)流量，所以應(yīng)選擇渦輪式攪拌器和槳式攪拌器。對于以傳熱為主的攪拌操作，控制因素為總體循環(huán)流量和換熱面上的高速流動。因此可選用渦輪式攪拌器。當(dāng)反應(yīng)過程需要更大的攪拌強(qiáng)度或需使被攪拌液體作上下翻騰運(yùn)動時，可在反應(yīng)器內(nèi)裝設(shè)擋板和導(dǎo)流筒。3. 做或圖，通過比較圖形面積來進(jìn)行生產(chǎn)能力的比較：0xA1xA2xA0xA1xA4xAxA10xA2xABRCSTRn-CSTR（1）如果BR的輔助時間為0，則三種反應(yīng)器的生產(chǎn)能力與上圖中的陰影面積成正比，即BRn-CSTRCSTR。（2）如果BR的輔助時間不為0

12、，n-CSTRCSTR，但是不能定性確定BR的生產(chǎn)能力大小，其與輔助時間有關(guān)。4. 反應(yīng)釜的傳熱裝置主要有夾套式、蛇管式、外部循環(huán)式等。夾套式換熱一般適用于傳熱面積較小且傳熱介質(zhì)壓力較低的情況。當(dāng)工藝過程中需要的較大的傳熱面積，單靠夾套傳熱不能滿足要求時，或者是反應(yīng)器內(nèi)壁襯有橡膠、瓷磚等非金屬材料不宜使用夾套式換熱時，可采用蛇管、插入套管、列管式換熱器等傳熱。對于大型反應(yīng)釜，需高速傳熱時，可在釜內(nèi)安裝列管式換熱器。除了采用夾套和蛇管等內(nèi)插傳熱構(gòu)件使反應(yīng)物料在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行換熱之外，還可以采用各種型式的換熱器使反應(yīng)物料在反應(yīng)器外進(jìn)行換熱，即將反應(yīng)器內(nèi)的物料移出反應(yīng)器經(jīng)過外部換熱器換熱后再循環(huán)回反應(yīng)

13、器中。另外當(dāng)反應(yīng)在沸騰溫度下進(jìn)行且反應(yīng)熱效應(yīng)很大時，可以采用回流冷凝法進(jìn)行換熱，即使反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽通過外部的冷凝器加以冷凝，冷凝液返回反應(yīng)器中。采用這種方法進(jìn)行傳熱，由于蒸汽在冷凝器以冷凝的方式散熱，可以得到很高的給熱系數(shù)。有時若進(jìn)行反應(yīng)釜小試時，還可以采用電加熱的方式。5. 同時滿足Qc=QR和的點，即為熱穩(wěn)定點。6. 主要控制溫度和壓力。在操作過程中，溫度應(yīng)該最難控制，溫度控制方案主要有以下三種：通過夾套冷卻水換熱；組成反應(yīng)釜?dú)庀嗤庋h(huán)系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)循環(huán)氣的溫度，調(diào)整易冷凝氣體回流入釜的量來控制反應(yīng)釜的溫度；通過釜外料液循環(huán)系統(tǒng)，調(diào)整料液循環(huán)溫度從而控制反應(yīng)釜的溫度。另外反應(yīng)釜的壓力控

14、制也很重要。反應(yīng)釜壓力的變化主要是由于反應(yīng)過程中物料的蒸汽分壓的變化造成的，因此釜壓的控制也可以通過控制溫度來調(diào)節(jié)。但當(dāng)反應(yīng)釜壓力過高時則需要選擇通過放空來降低反應(yīng)釜的壓力。7. 解析法：列出公式或，再將式帶入，然后對該式求導(dǎo)使其等于0，即可得到最優(yōu)條件下的相應(yīng)變量。圖解法：已知處理量V。、初始濃度CA0和最終轉(zhuǎn)化率xAN，要求確定串聯(lián)連續(xù)操作釜式反應(yīng)器的釜數(shù)和各釜的有效體積，也可以在繪有動力學(xué)曲線的(一rA)CA圖上進(jìn)行試算。若各釜的有效體積相同時，根據(jù)操作線方程，假設(shè)不同的VRi，就可以在CA和CAN之間做出多組具有不同斜率、不同段數(shù)的平行直線，表示著釜數(shù)N和各釜有效體積VRi值的不同組合

15、關(guān)系。通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定其中一組為所求的解。8. N個連續(xù)串聯(lián)操作釜數(shù)反應(yīng)器進(jìn)行一級不可逆反應(yīng)，各釜的溫度相同，則體積為：上式對轉(zhuǎn)化率求偏導(dǎo)數(shù)得： （i=1, 2,N-1）若使反應(yīng)體積最小，則 或 化簡可得： 即：9. 在反應(yīng)初期由于反應(yīng)物的初始濃度較大，反應(yīng)速率比較快，所選用的換熱介質(zhì)的溫度較高。但隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸下降，反應(yīng)速率也逐漸下降，要求換熱介質(zhì)的溫度較低，但換熱介質(zhì)的最低溫度是有限制的，不能無限制地降低。因此就要求采用不同的換熱面積來適應(yīng)。尤其對于等溫反應(yīng)，必須根據(jù)反應(yīng)的進(jìn)行隨時調(diào)整換熱方案。例如某吸熱反應(yīng)裝置的換熱方案如下：在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置兩組加熱盤管，其中一組盤管

16、的傳熱面積為6.65cm2,另一組盤管的傳熱面積為3.59cm2，可用加熱蒸氣的溫度為110180。在反應(yīng)開始時采用180的蒸汽，兩組傳熱面均使用以確保反應(yīng)初期的供熱速率。隨反應(yīng)的進(jìn)行，蒸汽溫度同步下降，到某一反應(yīng)時刻時，蒸氣溫度已降至110。此時停一組加熱盤管，同時調(diào)整蒸汽溫度為158。然后隨著反應(yīng)的進(jìn)行，再同步下降換熱蒸汽的溫度，當(dāng)反應(yīng)完成時，蒸氣溫度降至110。10. BR：反應(yīng)器內(nèi)溫度處處相同，時時不同，隨反應(yīng)時間發(fā)生變化。CSTR：反應(yīng)器內(nèi)溫度處處相同，時時相同。n-CSTR：各反應(yīng)器內(nèi)溫度處處相同，各釜溫度不同。計算題1. 討論：對于二級反應(yīng)，當(dāng)最終濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于初始濃度時，初始濃度

17、的改變對反應(yīng)時間的影響不明顯。2. 由題意知：，其中，則。3. 略4. 根據(jù)題意，則。每個反應(yīng)器體積為：。5. 略6. 由題意知則7. 由題意知： R的收率、得率：R的選擇性：8. (1)每一個釜的平均停留時間：，則，所以模型參數(shù)N=1.(2) ，得xA=75%9. (1) (2) (3) ，(4) 由題(3)可知，等體積的反應(yīng)器體積為0.2m3。模塊三 管式反應(yīng)器填空題1. ；2. 有效體積，大；3. T，CA；4. 不同；5. 動力學(xué)，反應(yīng)器，生產(chǎn)能力，選擇性；判斷題12345思考題1. 反應(yīng)器內(nèi)各點濃度不隨時間發(fā)生變化，沿流動方向發(fā)生變化。2. 當(dāng)反應(yīng)級數(shù)n0時，三者的生產(chǎn)能力大小順序：

18、PFRn-CSTRCSTR；反應(yīng)級數(shù)nn-CSTR PFR。3. 以提高選擇性為目的，通過比較主副反應(yīng)的級數(shù)來確定所需反應(yīng)器型式及操作方式。4. 管式反應(yīng)器的熱量衡算式與物料衡算式聯(lián)立，便可得到非等溫、非絕熱情況時所對應(yīng)得反應(yīng)器體積。5. 在等溫等容過程中，相同產(chǎn)量、相同轉(zhuǎn)化率、相同初始濃度和溫度下，所需理想管式流動反應(yīng)器體積(VR)p和理想連續(xù)釜式反應(yīng)器有效體積(VR)s之比稱為容積效率，即。反應(yīng)級數(shù)愈高，容積效率愈低。轉(zhuǎn)化率愈高，容積效率愈低。串聯(lián)釜數(shù)N增大，也增大，但增大的速度逐漸緩慢，因此通常取串聯(lián)的釜數(shù)為4或者小于4。計算題1. PFR中進(jìn)行的等溫變?nèi)莘磻?yīng)，。2. 由題意知：， 3.

19、 因為CA0=CB0，并且是等摩爾反應(yīng)，所以。(1) ，xA=50%(2) (3) xA=38.2%4. 由題意知(1) ， (2) (3)若兩個CSTR串聯(lián)：若PFR與CSTR串聯(lián)：若CSTR與PFR串聯(lián)：各種情況下，產(chǎn)物中P的選擇性均為：5. 根據(jù)反應(yīng)速率常數(shù)的單位，確定該反應(yīng)為2級，且，?？諘r： 平均停留時間：，又因為，所以結(jié)合空時和平均停留時間的表達(dá)式可求得平均停留時間模塊四 固定床反應(yīng)器填空題1. 空時，空速，空時收率；2. 反應(yīng)過程中各有關(guān)參數(shù)（流量、進(jìn)口溫度、冷卻溫度等）發(fā)生微小變化時，反應(yīng)器內(nèi)的溫度將會有多大的變化；3. 顆粒內(nèi)傳熱，顆粒與流體間的傳熱；4. 器壁對空隙率分布的

20、影響以及由此造成的對流體流動、傳熱、傳質(zhì)的影響；5. 催化劑大小要均一，充填時注意保持各個部位密度均勻，保證催化劑床層各個部位阻力相同；消除氣流初始動能，使氣流均勻流入反應(yīng)器床；判斷題12345678思考題1. 流體通過由不動的固體催化劑構(gòu)成的床層進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備稱為固定床反應(yīng)器。固定床反應(yīng)器的優(yōu)點：催化劑不易磨損，可長期使用，床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，與返混式的反應(yīng)器相比，它的反應(yīng)速率較快，可用較少量的催化劑和較小的容積的反應(yīng)器獲得較大的生產(chǎn)能力。此外，由于停留時間可以控制，溫度分布可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，有利于達(dá)到高的轉(zhuǎn)化率和高的選擇性；缺點：傳熱較差，催化劑更換時必須停止生產(chǎn)。2. 分為：絕

21、熱式固定床 單段絕熱式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜，反應(yīng)器體積利用率較高。多段絕熱式反應(yīng)器是在段間進(jìn)行反應(yīng)物料的換熱，以調(diào)節(jié)整個生產(chǎn)過程的反應(yīng)溫度；列管式固定床 通常是在管內(nèi)充填催化劑，管間通熱載體，氣體原料自上而下通過催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)熱通過管壁與管外的熱載體進(jìn)行熱交換；自熱式固定床 設(shè)備更緊湊與高效、熱量利用率高、易實現(xiàn)自動控制；徑向固定床 氣體流程縮短，流道截面積增大，雖使用較細(xì)顆粒催化劑而壓降卻不大，因此節(jié)省了動力，但在此類反應(yīng)器中，氣體分布的均勻性卻是很重要的；3. 單段絕熱式適用于反應(yīng)熱效應(yīng)較小、反應(yīng)溫度允許波動范圍較寬、單程轉(zhuǎn)化率較低的反應(yīng)過程，對于熱效應(yīng)較大的反應(yīng)只要反應(yīng)溫度

22、不很敏感或是反應(yīng)速度非?？鞎r，有時也使用這種類型的反應(yīng)器。當(dāng)反應(yīng)的的熱效應(yīng)較大，反應(yīng)速度又較慢時，其絕熱升溫必將使反應(yīng)器內(nèi)溫度的變化超出允許范圍，在這種情況下，應(yīng)采用多段絕熱式反應(yīng)器。列管式固定床既適用于放熱反應(yīng)，也適用于吸熱反應(yīng)，特別適用于以中間產(chǎn)物為目的產(chǎn)物的強(qiáng)放熱復(fù)合反應(yīng)。自熱式固定床通常只適用于熱效應(yīng)不大的放熱反應(yīng)以及高壓反應(yīng)過程，如合成氨和甲醇的生產(chǎn)過程。徑向固定床適用于反應(yīng)速度與催化劑表面積成正比的反應(yīng)。4. 床層空隙率的影響因素包括：顆粒大小、形狀、充填方式、表面粗糙度、粒徑分布等。5. 催化劑的有效系數(shù)是指催化劑孔內(nèi)平均反應(yīng)速度與孔道外表面的溫度與濃度為基準(zhǔn)的反應(yīng)速度之比。它反

23、映了催化劑內(nèi)表面的利用率大小的系數(shù)。當(dāng)1時，表面內(nèi)擴(kuò)散不存在，反應(yīng)過程屬動力學(xué)控制；當(dāng) 1時，內(nèi)擴(kuò)散的影響明顯，反應(yīng)過程屬內(nèi)擴(kuò)散控制。6. 具有相當(dāng)大動能的部分原物會直接沖入床層，造成了氣體分布的不均勻性，即不同停留時間的物料混合，引起了返混，最終影響到反應(yīng)結(jié)果?？赏ㄟ^在反應(yīng)器的氣流入口處設(shè)附加導(dǎo)流裝置，如裝設(shè)分布頭、擴(kuò)散錐或填入環(huán)形、柵板形、球形等惰性填料，或增設(shè)環(huán)形進(jìn)料管或多口螺旋形進(jìn)料裝置等，另外，還可采用適當(dāng)?shù)牧飨?，利用自然對流來調(diào)整各處氣流運(yùn)動的推動力或采用改變管排列形式的方法，使氣流分布更合理。7. （1）空間速度指單位時間內(nèi)通過單位體積催化劑的原料標(biāo)準(zhǔn)體積流量，它是衡量固定床反應(yīng)

24、器生產(chǎn)能力的一個重要指標(biāo)；（2）空間時間是指在規(guī)定的反應(yīng)條件下，氣體反應(yīng)物通過催化劑床層中自由空間所需要的時間，表示同體積的催化劑在相同時間內(nèi)處理的原料越多；（3）空時收率指反應(yīng)物通過催化劑床層時，在單位時間內(nèi)單位質(zhì)量（或體積）催化劑所獲得的目的產(chǎn)物量，它是反映催化劑選擇性和生產(chǎn)能力的一個重要指標(biāo)。8. 以換熱式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行放熱反應(yīng)為例，床層溫度分布的主要特征：在床層中心處即r=0，溫度T0達(dá)最高；在近壁處即rR，TR很低；在管壁處即rR，TW最低。由于床層壁面處存在“壁效應(yīng)”，較大的空隙率增加了邊界層氣膜的傳熱阻力，所以近壁處的溫度TR與管壁溫度TW相差也大。如何控制徑向溫度分布？計算

25、題1. 2.3.4. （1）（2）（3）（4） 5. 改正：題目中氣體的質(zhì)量流速為18.25kg/m2s，取6. 7.8. (-rA)= (-rA)P=3.6 而=1.58，=0.5 0.444 XA=69.29. 實際年產(chǎn)苯乙烯的量：年消耗乙苯的物質(zhì)的量：年消耗乙苯的質(zhì)量：原料摩爾流量：原料標(biāo)準(zhǔn)體積流率：催化劑質(zhì)量：模塊五 流化床反應(yīng)器填空題1. 熱效應(yīng)很大的放熱或吸熱過程；要求有均一的催化劑溫度和需要精確控制溫度的反應(yīng)；催化劑壽命比較短，操作較短時間就需要換（或活化）的反應(yīng)；有爆炸危險的反應(yīng)，某些能夠比較安全地在高濃度下操作的氧化反應(yīng)；2. 殼體；氣體分布裝置；內(nèi)部構(gòu)件；換熱裝置；氣固分離

26、裝置；保證流化過程局限在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行，對于存在強(qiáng)烈的吸熱或放熱的反應(yīng)過程，保證熱量不散失或少散失；使氣體的壓力均勻，使氣體均勻進(jìn)入分布板，從而減少氣體分布板在均勻分布?xì)怏w方面的負(fù)荷；用來破碎氣泡，改善氣固接觸，減少返混；及時移走或供給熱量；回收細(xì)小顆粒使其返回床層；3. 臨界流化速度；顆粒帶出速度；4. 一是支撐床層上的催化劑或其他固體顆粒；二是分流，使氣體均勻分布在床層的整個床面上，造成良好的起始流化條件；三是導(dǎo)向，可抑制氣固系統(tǒng)惡性的聚式流態(tài)化，有利于保證床層穩(wěn)定；臨界開孔率；穩(wěn)定性臨界開孔率；5. 判斷題12345678思考題1. 按照固體顆粒是否在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)分類，分為非循環(huán)操作的流

27、化床（單器）和循環(huán)操作的流化床（雙器）；按照床層外形分類，分為圓筒形和圓錐形流化床；按照反應(yīng)器層數(shù)分類，可分為單層和多層流化床；按照床層中是否設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件分類，分為自由床和限制床；按照是否催化反應(yīng)分類，可分為氣固催化流化床反應(yīng)器和氣固非催化反應(yīng)器兩種；2. （1）殼體 殼體的作用主要是保證流化過程局限在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行，對于存在強(qiáng)烈的吸熱或放熱的反應(yīng)過程，保證熱量不散失或少散失。 （2）氣體分布裝置 作用是使氣體的壓力均勻，使氣體均勻進(jìn)入分布板，從而減少氣體分布板在均勻分布?xì)怏w方面的負(fù)荷； （3）內(nèi)部構(gòu)件 主要用來破碎氣泡，改善氣固接觸，減少返混。 （4）換熱裝置 作用是及時移走或供給熱量。

28、（5）氣固分離裝置 作用是回收細(xì)小顆粒使其返回床層。3. 將固體顆粒懸浮于運(yùn)動的流體中，從而使顆粒具有類似于流體的某些宏觀特性，這種流固接觸狀態(tài)稱為固體流態(tài)化，如圖5-18所示。設(shè)有一圓筒形容器，下部裝有一塊流體分布板，分布板上堆積固體顆粒，當(dāng)流體自下而上通過固體顆粒床層時，隨著流體的表觀（或稱空塔）流速變化，床層會出現(xiàn)不同的現(xiàn)象。包括四種狀態(tài)：固定床，臨界流化床，流化床，氣流輸送床。4. 臨界流化速度，也稱起始流化速度、最低流化速度，是指顆粒層由固定床轉(zhuǎn)為流化床時流體的表觀速度。5. 流化床中常見的不正常流化現(xiàn)象包括：（1）溝流現(xiàn)象 要消除溝流，可適當(dāng)加大氣速、對物料預(yù)先進(jìn)行干燥，另外分布板

29、的合理設(shè)計也是十分重要的。還應(yīng)注意風(fēng)帽的制造、加工和安裝，以免通過風(fēng)帽的流體阻力相差過大而造成布?xì)獠痪唬?）大氣泡現(xiàn)象 在床層內(nèi)加設(shè)內(nèi)部構(gòu)件可以避免產(chǎn)生大氣泡，促使平穩(wěn)流化；（3）騰涌現(xiàn)象 在采用高床層、大顆粒時，可以增設(shè)擋板以破壞氣泡的長大，避免騰涌現(xiàn)象發(fā)生。6. 旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)尺寸的確定，首先根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求選擇適宜的型號，一般來說，短粗的旋風(fēng)分離器除塵效率低、流體阻力較小，適用于風(fēng)量大、阻力低和低凈化率的要求，細(xì)長的旋風(fēng)分離器除塵效率高，但阻力大。型號選定后，就可以按照流化床稀相段或擴(kuò)大段的氣體流量選擇進(jìn)口氣速ug，按下式求得旋風(fēng)分離器的進(jìn)口面積：，每種型號的旋風(fēng)分離器的進(jìn)口高度和寬度都有一定的比例，其他部位的尺寸又與進(jìn)口高度的寬度呈一定的比例，因此就可以確定出各部分的尺寸了。然后，要校驗中央排氣口的氣速，應(yīng)該在3.08.0m/s，如果不在此范圍，再作適當(dāng)調(diào)整，重新確定結(jié)構(gòu)尺寸，直到滿足要求。7. 保持器內(nèi)壓力恒定，防止器內(nèi)物料泄露。8. ？、9. 溫度發(fā)生偏差后，會發(fā)生其它形式的聚合反應(yīng)。10. ？ ？計算題1.2. ，采用式（5-26）3. 略4. 20空氣的密度。 5. 床層壓降， 床層孔隙率： 表觀速度設(shè)，則再根據(jù)，得： 計算得：檢驗：6. 平均粒徑 100空氣的密度：，起始流化速度： 成立